[发明专利]一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于无机化学领域，具体涉及一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂及其制备方法。一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂，所述催化剂为复合金属氧化物，以金属元素总质量为基准计，各金属元素的质量百分比如下：Cu：30～60％；Zn：18～42％；Al：8～25％；M：0.1～5％；其中，M选自Fe、Ni、Zr、Co和Y中的至少一种。本发明采用并流共沉淀的制备方法，制备成类水滑石结构前驱体，再焙烧后得富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂，该催化剂相比于传统铜基催化剂能适用于高浓度二氧化碳合成气制备甲醇的反应，并能减少脱碳工艺，降低二氧化碳排放，同时催化剂能承受反应过程中高水量环境。

技术领域

本发明属于无机化学领域，具体涉及一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂及其制备方法。

背景技术

甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，在世界范围内的化工产品中，其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。目前，甲醇被广泛用于精细化工、石油化工、染料、涂料、医药、农药、汽车和国防等工业中。随着自然环境的不断恶化，化石燃料的日渐枯竭，未来能源结构将转向清洁可再生能源。甲醇便于贮存和运输，是良好的液态储氢载体，并且甲醇具有较高的含氧量，燃烧热值高，将成为未来主要燃料的候补燃料，大规模推广应用和全球布局生产甲醇燃料，对于我国积极参与全球环境治理，落实减排承诺，发展生态文明建设具有极其重要的意义。

目前工业上甲醇是由合成气作为原料合成，合成气的来源可以是天然气、煤炭或石油等矿物燃料，经过重整或气化、变换等工艺制备出CO、CO₂、H₂合成原料气，由于甲醇合成所需原料气中(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)在2.0左右，为此需要通过脱除CO₂等相关工艺调节氢碳比，以适合工业甲醇催化剂运行需求。目前合成气制甲醇采用的金属催化剂多为铜基催化剂，该催化剂由于具有高活性、副产物少、使用条件温和等优点至今仍然被广泛应用和研究，但目前市售工业催化剂在应用中对合成气中CO₂含量一般要求在9％以下，防止过高的二氧化碳浓度在催化剂表面竞争吸附，不能及时活化参与反应，从而影响催化剂的反应活性和速率，并且过高的二氧化碳浓度，会造成粗甲醇中水量增多，增加整体设备能耗，同时反应过程中过高水量环境使得铜基催化剂活性Cu颗粒容易长大导致失活，使得催化剂稳定性较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明的目的之一在于提供一种富二氧化碳合成气制甲醇的催化剂，所述催化剂为复合金属氧化物，以金属元素总质量为基准计，各金属元素的质量百分比如下：

Cu：30～60％；

Zn：18～42％；

Al：8～25％；

M：0.1～5％；

其中，M选自Fe、Ni、Zr、Co和Y中的至少一种。

优选地，Cu的质量百分比可以为35％～50％，也可以是45％～55％，也可以是50％～60％。

优选地，Zn的质量百分比可以为18％～30％，也可以是25％～35％，也可以是30％～42％。

优选地，Al的质量百分比可以为8％～15％，也可以是10％～20％，也可以是15％～25％。

优选地，M的质量百分比可以为0.1％～0.4％，也可以是0.3％～3％，也可以是2％～5％。

优选地，所述M为Zr和Y中的至少一种。